Волоконно-оптические линии связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волоконно-оптические линии связи

Введение

При построении современных информационных сетей поставщики услуг средств связи наиболее часто используют волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), это касается как построения протяженных телекоммуникационных магистралей, так и локальных вычислительных сетей (ЛВС). Этот факт вызван увеличением числа пользователей Internet, а также с растущим взаимодействием международных операторов и увеличением объемов передаваемой информации. Полоса пропускания в расчете на одного пользователя стремительно увеличивается. Пропускные способности оптических каналов на порядки выше, чем у информационных линий на основе медного кабеля. В учреждении один волоконный жгут толщиной в человеческий волос может осуществлять перенос всех сигналов, необходимых для работы компьютеров, телефонов, телевизоров и т.п. Немаловажным является и тот факт, что ассортимент, предлагаемый производителями, позволяет построить систему любой конфигурации. Кроме того, оптоволокно невосприимчиво к электромагнитным полям, что снимает некоторые типичные проблемы медных систем связи. Оптические сети способны передавать сигнал на большие расстояния с меньшими потерями. Несмотря на то, что эта технология все еще остается дорогостоящей, цены на оптические компоненты постоянно снижаются, в то время как возможности медных линий приближаются к своим предельным значениям и требуют все больших затрат на дальнейшее развитие этого направления.

В настоящее время ВОЛС считаются самой совершенной физической средой для передачи информации, а также самой перспективной средой для передачи больших потоков информации на значительные расстояния. Волоконная оптика находит применение практически во всех задачах, связанных с передачей информации. Прогресс в технологии изготовления волокна позволил строить линии большой протяженности, началось широкомасштабное использование оптоволокна, объемы инсталляций ВОЛС значительно возросли. По всему миру поставщики услуг связи прокладывают за год десятки тысяч километров волоконно-оптических кабелей в тоннелях и коллекторах, на линиях электропередач, под землей и по дну океанов и рек.

Что такое волоконно-оптические линии связи (ВОЛС)?

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) - это вид системы передачи информационных данных, при котором информация передается по оптическим диэлектрическим световодам, известным под названием оптическое волокно.

Волоконно-оптическая сеть - это информационная сеть, в которой связующими элементами между узлами являются ВОЛС. Помимо вопросов волоконной оптики технологии ВОЛС также охватывают вопросы, касающиеся электронного передающего оборудования, его стандартизации, протоколов передачи, топологии сети и общие вопросы построения сетей.

Области применения ВОЛС

ВОЛС в основном используются при объединении ЛВС и (или) СКС в многоэтажных и протяженных зданиях, а также при объединении территориально-разрозненных зданий и в сетях, где предъявляются особо высокие требования к информационной безопасности и защите от электромагнитных помех.

Выпускаемые сегодня марки оптического волокна имеют малый коэффициент затухания и дисперсию. Возможность выбора источника, распределительных устройств, технологии прокладки и оконцовки кабеля в зависимости от требуемых качественных показателей, сделали использование ВОЛС широко распространенным, а в некоторых случаях и единственно приемлемым!

Область возможных применений ВОЛС весьма широка - от линии городской и сельской связи до систем связи на большие расстояния с высокой информационной емкостью. На основе оптической волоконной связи могут быть созданы принципиально новые системы передачи информации. На базе ВОЛС развивается единая интегральная сеть многоцелевого назначения. Весьма перспективно применение волоконно-оптических систем в кабельном телевидении, которое обеспечивает высокое качество изображения и существенно расширяет возможности информационного обслуживания абонентов.

В межрегиональном масштабе следует выделить строительство волоконно-оптических сетей синхронной цифровой иерархии (SDH). Стремительно входят в нашу жизнь волоконно-оптические интерфейсы в локальных и региональных сетях Ethernet, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, ATM. Множество крупнейших компаний, таких как IBM, Lucent Technologies, Nortel, Corning, Alcoa Fujikura, Siemens, Pirelli ведут интенсивные исследования в области волоконно-оптических технологий. К наиболее прогрессивным можно отнести технологию сверхплотного волнового мультиплексирования по длине волны DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), позволяющую значительно увеличить пропускную способность существующих ВОЛС.

Способствует расширению возможностей по использованию ВОЛС и тот факт, что сейчас на рынке технологий передачи данных ведущие фирмы-производители, такие как CISCO, D-LINK, 3COM, ALLIED TELESYN, DELL и др. стараются максимально широко представить всевозможные варианты решений с использованием оптоволоконных технологий. Это дает возможность выбора оборудования различных ценовых категорий.

Преимущества ВОЛС, обуславливающие выбор именно ВОЛС, как основу построения сети:

§ Широкополосность. Широкополосность оптических сигналов, обусловленная чрезвычайно высокой несущей частотой (Fo=1014 Гц). Это означает, что по ВОЛС можно передавать информацию со скоростью порядка 1,2 млрд. бит данных в секунду.

§ Очень малое затухание.  Очень малое затухание (0,2-0,3 дБ на длине волны 1,55 мкм в расчете на один километр) светового сигнала в волокне, что позволяет строить ВОЛС длиной до 100 км и более без ретрансляции сигналов.

§ Устойчивость к электромагнитным помехам. Устойчивость ВОЛС к электромагнитным помехам со стороны окружающих медных кабельных систем, электрического оборудования (линии электропередачи, электродвигательные установки и т.д.) и погодных условий.

§ Защита от несанкционированного доступа. Информацию, передающуюся по волоконно-оптическим линиям связи, практически нельзя перехватить неразрушающим способом.

§ Электробезопасность. Из-за отсутствия искрообразования оптическое волокно повышает взрыво- и пожаробезопасность сети, что особенно актуально на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях, при обслуживании технологических процессов повышенного риска.

§ Малый вес и объем. Волоконно-оптические кабели имеют меньший вес и объем по сравнению с медными кабелями в расчете на одну и ту же пропускную способность. Например, 900-парный телефонный кабель диаметром 7,5 см, может быть заменен одним волокном с диаметром 0,1 см. Если волокно "одеть" во множество защитных оболочек и покрыть стальной ленточной броней, его диаметр будет 1,5 см, что в несколько раз меньше рассматриваемого телефонного кабеля.

§ Невысокая стоимость. Волокно изготовлено из кварца, основу которого составляет двуокись кремния, широко распространенного, а потому недорогого материала, в отличие от меди.

§ Долговечность. Срок службы ВОЛС составляет не менее 25 лет.

Недостатки ВОЛС:

§ Относительно высокая стоимость сварки оптических волокон. Для этого требуется прецизионное, а потому дорогое, технологическое оборудование. Как следствие, при обрыве оптического кабеля затраты на восстановление ВОЛС выше, чем при работе с медными кабелями.

§ Относительно высокая стоимость активных элементов ВОЛС, преобразующих электрические сигналы в свет и свет в электрические сигналы.

волоконный оптический связь кабель

Волоконно-оптический кабель

Область применения волоконно-оптических кабелей

При проектировании, монтаже и эксплуатации систем передачи данных необходимо учитывать множество различных факторов. Необходимый объем и скорость передачи данных, протяженность линий, возможные внешние воздействия, стоимость являются основными вопросами, требующими принятия правильного решения. При решении таких вопросов все большее распространение получают оптоволоконные технологии.  Волоконно-оптические кабели, применяемые в СКС, предназначены для передачи оптических сигналов внутри зданий и между ними. На их основе могут быть реализованы все три подсистемы СКС, хотя в горизонтальной подсистеме волоконная оптика пока находит ограниченное применение для обеспечения функционирования ЛВС. В подсистеме внутренних магистралей оптические кабели применяются одинаково часто с кабелями из витых пар, а в подсистеме внешних магистралей они играют доминирующую роль. Кабели внешней прокладки используются при создании подсистемы внешних магистралей и связывают между собой отдельные здания. Основной областью использования кабелей внутренней прокладки является организация внутренней магистрали здания. Кабели для шнуров предназначены в основном для изготовления соединительных и коммутационных шнуров, а также для выполнения горизонтальной разводки при реализации проектов класса "fiber to the desk" (волокно до рабочего места) и "fiber to the room" (волокно до комнаты).

Классификация волоконно-оптических кабелей

У разных производителей, поставщиков и провайдеров существует некая путаница в классификации типов волоконно-оптических кабелей. Общая классификация волоконно-оптических кабелей по способам прокладки и назначению в случае применения их на практике является не совсем удобной.

Общая классификация волоконно-оптических кабелей

Волоконно-оптические кабели делятся на 3 основных вида:

§ кабели внешней прокладки (outdoor cables);

§ кабели внутренней прокладки (indoor cables);

§ кабели для шнуров.

По назначению оптические кабели делятся на:

§ линейные;

§ внутриобъектовые.

Линейные подразделяются на:

§ распределительные (оптическая сеть доступа);

§ соединительные (соединительные линии МТС);

§ междугородные (магистральные и зоновые ВОЛС).

Внутриобъектовые кабели делятся на:

§ абонентские;

§ станционные.

По условиям использования оптические кабели подразделяются на:

§ подвесные;

§ подземные;

§ подводные.

Подвесные кабели подразделяются на:

§ самонесущие;

§ волоконно-оптические кабели со встроенным несущим тросом;

§ волоконно-оптические кабели, армированные кевларовыми нитями;

§ волоконно-оптические кабели, встроенные в грозозащитный трос;

§ волоконно-оптические кабели, встроенные в фазный провод;

§ волоконно-оптические кабели, которые наматываются на грозозащитный трос или фазный провод;

Подземные кабели подразделяются на:

§ волоконно-оптические кабели для прокладки непосредственно в грунт и в кабельную канализацию;

§ волоконно-оптические кабели, облегчённой конструкции для прокладки в защитных пластиковых трубках;

§ волоконно-оптические кабели, для прокладки в туннелях, шахтах и т.п.

Примечание: Такая классификация оптических кабелей при выборе кабеля для непосредственного применения на практике не подходит. Выбор кабеля производится индивидуально для каждой трассы, исходя из условий прокладки и эксплуатации ВОЛС.

Компания Профессионал, основываясь на собственном опыте и опыте работы других компаний, классифицировала оптические кабели по конструктивным особенностям и характеристикам относительно окружающей среды.

Классификация волоконно-оптических кабелей

По типу оптических волокон:

§ с одномодовыми волокнами (SM);

§ с многомодовыми волокнами (MM);

§ комбинированный ( SM+MM).

По типу центрального силового элемента:

§ со стальным тросом;

§ с пластиковым тросом;

§ с центральной трубкой.

По наличию встроенного троса:

§ со встроенным несущим тросом;

§ без встроенного несущего троса.

По типу буфера в модулях:

§ с плотным буфером;

§ со свободным буфером.

По типу силового элемента в оболочке:

§ небронированные;

§ бронированные стальной лентой;

§ бронированные проволокой;

§ с кевларовыми нитями.

По огнестойкости оболочки:

§ с огнестойкой оболочкой;

§ с горючей оболочкой.

По величине допустимого растягивающего усилия:

§ 2,7 кН;

§ 4,0 кН;

§ 6,0 кН;

§ 8,0 кН;

§ 9,0 кН;

§ 12,0 кН;

§ 15,0 кН;

§ 20,0 кН.

По диапазону температуры эксплуатации:

§ от -12 до +75;

§ от -20 до +60;

§ от -40 до +60;

§ от -60 до +60;

§ от -60 до +70

Примечание: Значения допустимого растягивающего усилия и диапазона температуры эксплуатации у разных производителей могут незначительно отличаться.

Преимущества, получаемые при сетевом объединении в виде внутрипроизводственной вычислительной сети

Благодаря такому соединению пользователь может взаимодействовать с другими рабочими станциями, подключенными к этой ЛВС. В производственной практике ЛВС играют очень большую роль. Посредством ЛВС в систему объединяются персональные компьютеры, расположенные на многих удаленных рабочих местах, которые используют совместно оборудование, программные средства и информацию. Рабочие места сотрудников перестают быть изолированными и объединяются в единую систему.

· Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные печатающие устройства, со всех присоединенных рабочих станций.

· Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации.

· Разделение программных средств, предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств.

· При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не "набрасываются" моментально, а допускаются только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции.

· Многопользовательские свойства системы содействуют одновременному использованию централизованных прикладных программных средств, ранее установленных и управляемых. Например, если пользователь системы работает с другим заданием, то текущая выполняемая работа отодвигается на задний план. Все ЛВС работают в одном стандарте, принятом для компьютерных сетей - в стандарте Open Systems Interconnection (OSI) - взаимодействия открытых систем.

Основные области применения ЛВС:

1. Автоматизация административной управленческой деятельности, организация "электронных офисов", в которых вместо бумажного документооборота используется электронная почта.

2. Автоматизация производства - автоматизация технологических процессов, информационное обеспечение оперативного управления производством, планово-экономическое управление производством.

3. Автоматизация научных исследований и разработок.

4. Автоматизация обучения, подготовки и переподготовки кадров.

5. Автоматизация учрежденческой деятельности.

Размещено на Allbest.ru